第3章金属磨损祥解.pptVIP

塑性材料形成的粘着结点的破坏以塑性流动为主，它发生在离表面一定的深度处，磨屑较大，有时长达3 mm，深达0.2 mm。 脆性材料粘着结点的破坏主要是剥落，损伤深度较浅，同时磨屑容易脱落，不会堆积在表面上。 根据强度理论：脆性材料的破坏由正应力引起，而塑性材料的破坏决定于剪切应力。表面接触中的最大正应力作用在表面，最大剪切应力却出现在离表面一定深度处，所以材料的塑性越高，粘着磨损越严重。 3. 摩擦副材料 相同金属或者互溶性大的材料组成的摩擦副粘着效应较强，容易发生粘着磨损。 异性金属或者互溶性小的材料组成的摩擦副抗粘着磨损的能力较高。 金属和非金属材料组成的摩擦副的抗粘着磨损能力高于异性金属组成的摩擦副。 多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力高。 表面处理，金属表面上生成硫化物、磷化物或氯化物等薄膜将减少粘着效应，同时表面膜也限制了破坏深度，从而提高了抗粘着磨损能力。 胶合是最严重的磨损形式，出现在高速重载和润滑不良的场合，如齿轮—蜗杆传动、滚动轴承和滑动轴承等摩擦副。 被磨损表面凹凸不平，有时磨痕深达0.2 mm，表面材料堆积，使摩擦系数很高而且不稳定，并出现摩擦副“抱死”、“咬死”等现象。 胶合磨损一旦发生就很严重，往往在几十亳秒内就导致摩擦副完全失效，所以应尽量避免。 3.3.4 胶合准则 pv准则形式简单，常用在非流体润滑的滑动轴承等零件的设计中，作为选择抗胶合材料的依据。 但是其数据离散范围较大，有时达到50%，因此准确性较差。 式中，p为Hertz最大应力；v为相对滑动速度。 根据工况条件[pv]在3.2×103~1.5×105 MPa·m／s之间变化。 pv准则 裂纹起源：疲劳微裂纹一般在有固有缺陷的地方最先出现。这些缺陷可能由机械加工造成(如切削痕、碰伤痕等)或由材料在冶炼过程中造成(如气孔、夹杂物等)。 裂纹还可以在金属相和晶界之间形成。通常齿轮副、滚动轴承、凸轮副等零件比较容易出现表面疲劳磨损。 非扩展性磨损：摩擦表面粗糙峰周围应力场变化所引起的微观疲劳现象属于非扩展性磨损。例如在磨合阶段的磨损属非扩展性磨损。 扩展性磨损：若作用在两接触面上的交变接触压应力较大，而材料选择和润滑不合理时，将会产生扩展性的表面疲劳磨损，导致零部件迅速失效。 3.4 疲劳磨损 按照磨屑和疲劳坑的形状，通常将表面疲劳磨损分为两种： 点蚀：磨屑多为扇形颗粒，凹坑为许多小而深的麻点。点蚀疲劳裂纹都起源于表面，再顺滚动方向向表层内扩展，并形成扇形的疲劳坑。 鳞剥：磨屑呈片状，凹坑浅而面积大；鳞剥疲劳裂纹始于表层内，随后裂纹与表面平行向两端扩展，最后在两端断裂，形成沿整个试件宽度上的浅坑。 3.4.1 表面疲劳磨损的种类 剥层磨损理论是以位错理论以及靠近表面金属的断裂和塑性变形为基础解释片状磨屑的形成机理。 应力在疲劳磨损的初期阶段只形成微裂纹，无论有无润滑油存在，循环应力起主要作用； 粘度裂纹萌生在表层，但很快扩展到表面，此后，润滑油的粘度对于裂纹扩展有重要影响。润滑油的粘度影响油膜厚度。 油压机理。 3.4.2 疲劳磨损机理(剥层理论) 载荷大小决定了摩擦副的宏观应力场，直接影响疲劳裂纹的萌生和扩展，通常认为是决定疲劳磨损寿命的基本因素。 应力循环速度越大，表面积聚的热量越多，温度就越高，使金属软化而降低力学性能，因此加速表面疲劳磨损。 钢材中的脆性夹杂物，在循环应力作用下其与基体材料脱离形成空穴，构成应力集中源，从而导致疲劳裂纹的早期出现。 表面硬化钢的硬化层厚度太薄时，疲劳裂纹将出现在硬化层与基体的连接处，容易形成表层剥落。 增加润滑剂粘度可以提高疲劳寿命是由于弹流油膜增厚，从而减轻粗糙峰互相作用的结果。 摩擦表面的粗糙度与疲劳寿命密切相关。 3.4.3 影响疲劳磨损的因素 接触疲劳现象具有很强的随机性，在相同条件下同一批试件的疲劳寿命之间相差很大。为了保证数据的可靠性，相同条件下的实验批量通常应大于10，并须按照统计学方法处理数据。 式中，S为不损坏概率；L为实际寿命，通常以应力循环次数N表示；A为常数； 称为Weibull斜率，对于钢材 =1.1~1.5，纯净钢取高值。 3.4.4 接触疲劳寿命计算 轴承寿命试验机 采用专用的Weibull坐标纸，即纵坐标为双对数和横坐标为单对数。 对滚动轴承的寿命可写成 现象与机理：当金属摩擦副受到空气中的氧气或润滑剂中所含氧气的作用时，表面形成很薄的氧化膜。表面所生成的氧化膜被磨掉以后，又很快地形成新的氧化膜，所以氧化磨损是化学氧化和机械磨损两种作用相继进行的过程。 磨损表面特征：因为大气中含有氧，所以氧化磨损是最常见的一种磨损形式，其损坏特征是在金属的摩擦表面沿滑动方向呈匀细磨痕。 脆性氧化膜与基体连接